Síntesis y caracterización opto-electrónica de compuestos híbridos de polipirrol con partículas de carbonato de bario

Abstract

En este trabajo se estudió el comportamiento eléctrico y óptico de compuestos híbridos de polipirrol dopado con yodo (PPy/I) con partículas de carbonato de bario (BaCOx). El PPy/I se sintetizó por plasma en forma de película delgada aplicando descargas de resplandor a 13.56 MHz, 0.6 mbar, a 80 W y tiempo de reacción de 240 min. Las partículas de BaCOx se sintetizaron por reducción química con morfología filamentaria desordenada, cuyos filamentos se ordenaron con calcinaciones a 100°C. Los compuestos de PPy/I-BaCOx se formaron por crio-liofilización utilizando agua y acetona como solventes. El compuesto criofilizado con agua presentó morfología porosa con partículas de BaCOx dentro de los poros de la película de PPy/I. El compuesto formado con acetona mostró superficie rugosa probablemente provocada por la interacción de la fracción soluble del PPy/I y el BaCOx. Con el análisis estructural se observaron bandas de absorción de los grupos C-H, ≈C≈, C=C, C=O, C≡C, C≡N C-H, C-O, C-H, N-H que corresponden al polímero. Las bandas de absorción de los grupos C-O y Ba-O del BaCOx se observaron en el intervalo 500-1500 cm-1. Los compuestos híbridos presentaron disminución en la intensidad de los grupos ≈C≈, C≡N y C-H y absorción muy intensa en la zona UV 200-350 nm que los elementos por separado no presentan. Las energías de activación electrónica (Ear) para el proceso de absorción electromagnética se calcularon utilizando las ecuaciones de Arrhenius y Planck. La Ear de absorción óptica se encuentran entre -0.82 y 3.90 eV en la zona UV. La conductividad eléctrica de los compuestos híbridos se evaluó en función de la temperatura en el intervalo 30º-100° C. La conductividad eléctrica de los materiales se encuentra en el intervalo 10-9-10-7 S/m, que sugiere que los materiales se comportan como semiconductores. La Eae de transferencia de cargas eléctricas está en el intervalo 0.17-1.34 eV. Todas estas variables sugieren que los compuestos híbridos formados en este trabajo pueden absorber energía electromagnética de diferentes orígenes que pudieran aplicarse en procesos foto-activados, absorción solar, biomateriales sensibles a la radiación electromagnética, etc.